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★史春方，軒福杰，李福軍，侯偉軍（杭州和利時自動化有限公司，浙江杭州310000）

摘要：針對循環(huán)流化床鍋爐多臺給煤機(jī)下煤量不均，或者煤種摻燒分布不均，亦或者因為爐內(nèi)風(fēng)量分布不均造成爐內(nèi)燃燒氧量偏差大或者床溫偏差大。本文提出了一種連續(xù)修正給煤量的控制方法，以解決現(xiàn)有的燃燒參數(shù)異常時需手動調(diào)節(jié)修正給煤指令，造成運行人員勞動強(qiáng)度大的問題。本方法已通過了實際項目的應(yīng)用驗證。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；床溫；氧量；給煤修正；自動控制

1 引言

鍋爐的燃煤熱值是不固定的，并且循環(huán)流化床鍋爐多臺給煤機(jī)下煤量也可能不均，或者煤種摻燒后在煤倉分布不均，亦或者爐內(nèi)風(fēng)量分布也可能不均，這些會造成爐內(nèi)燃燒氧含量偏差大，或者床溫偏差大，也可能造成爐內(nèi)局部燃燒不完全或者造成爐內(nèi)熱效率不均，還可能影響鍋爐的脫硫效率及氮氧化物的產(chǎn)生，甚至影響鍋爐的安全穩(wěn)定運行。

燃料目標(biāo)是調(diào)節(jié)燃料輸入與鍋爐出口蒸發(fā)量輸出的平衡，燃料輸入（給煤量）當(dāng)鍋爐出口蒸發(fā)量需求不變時，燃料輸入（給煤量）基本保持不變，但是在燃燒過程中，可能不同給煤機(jī)下煤量，或者爐內(nèi)風(fēng)量分布不均等原因，造成床溫氧量偏差大?，F(xiàn)有大多數(shù)鍋爐都是運行人員通過手動調(diào)節(jié)修正給煤機(jī)指令來平衡調(diào)節(jié)，造成運行人員勞動強(qiáng)度大，并且存在隨意性，后續(xù)可能因調(diào)整不合理造成更大偏差。

本文提供一種方法，可以根據(jù)燃燒參數(shù)氧量或者床溫的監(jiān)測，根據(jù)分布排列位置，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的偏差，連續(xù)修正給煤指令，替換人工修正，并且可以連續(xù)實時地修正，減輕人員的勞動強(qiáng)度，也規(guī)避調(diào)整不及時的問題。

2 給煤量指令修正控制方案

2.1 給煤量指令修正控制方案的思路與設(shè)計

本文提供了一種方法，既可以根據(jù)鍋爐氧量的偏差修正給煤量，也可以根據(jù)床溫的偏差修正給煤量，氧量和床溫區(qū)別是對給煤量的修正作用方向不同，根據(jù)實際的選擇。

為實現(xiàn)上述方法，設(shè)計思路如下：

（1）以氧量為例，鍋爐在省煤器位置一般都會安裝有左右側(cè)氧量監(jiān)測儀表，可以反映爐膛內(nèi)燃燒的變化。那么通過左右側(cè)氧量的位置區(qū)分，那么我們首先確定左右側(cè)氧量分別為第一、第二爐內(nèi)燃燒特性監(jiān)測點PV1、PV2。

（2）鍋爐的入爐給煤通過給煤機(jī)頻率進(jìn)行調(diào)整，那么我們對應(yīng)地把給煤機(jī)分為第一、第二給煤機(jī)組。每組內(nèi)包含一個或者多個給煤機(jī)，根據(jù)現(xiàn)場的給煤機(jī)數(shù)量進(jìn)行區(qū)分。當(dāng)給煤機(jī)自動控制時，讀取各給煤機(jī)的自動狀態(tài)Rmi，輸入到控制模塊單元內(nèi)。

（3）根據(jù)給煤機(jī)組位置選擇對應(yīng)的燃燒特性監(jiān)測點：即調(diào)整第一給煤機(jī)組時，對應(yīng)的燃燒特性監(jiān)測點變化的就為對應(yīng)的第一爐內(nèi)燃燒特性監(jiān)測點。

（4）如果調(diào)整第一給煤機(jī)組，如果左側(cè)氧量變化，那么左側(cè)氧量即為第一給煤機(jī)組對應(yīng)的爐內(nèi)燃燒特

性監(jiān)測點。右側(cè)氧量即為第二給煤機(jī)組對應(yīng)的爐內(nèi)燃燒特性監(jiān)測點。

（5）當(dāng)給煤機(jī)數(shù)量為單數(shù)時，中間的給煤機(jī)可以不參與分組，也可以根據(jù)實際影響參與分組設(shè)計。當(dāng)燃燒監(jiān)測點為多個時，根據(jù)位置設(shè)計，先單側(cè)進(jìn)行信號處理后再參與邏輯計算。

（6）根據(jù)現(xiàn)場給煤機(jī)歷史操作特性，在權(quán)重計算模塊中選擇組內(nèi)設(shè)備的指令修正方式：均分、等比例等，并且我們需要根據(jù)設(shè)備對監(jiān)測點。給煤量修正方法框圖如圖1所示。

2.2 給煤量指令修正控制方案的邏輯實現(xiàn)

本文的方法已經(jīng)基于和利時MACSV6系統(tǒng)進(jìn)行封裝，封裝為專有的控制器計算塊，根據(jù)之前設(shè)計的檢測點和給煤機(jī)的狀態(tài)參數(shù)計算出單臺給煤機(jī)的修正指令。本文采集的是以4臺給煤機(jī)為例。鍋爐氧量和床溫均參與修正，兩種狀態(tài)參數(shù)均可以通過控制器計算塊實現(xiàn)，只需要控制器計算塊中調(diào)整參數(shù)設(shè)置。單臺修正指令計算出來后，與設(shè)備的實際指令相加，偏差修正實際指令。

對鍋爐內(nèi)第一給煤機(jī)組對應(yīng)的第一爐內(nèi)燃燒特性檢測點的第一爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)、鍋爐內(nèi)第二給煤機(jī)組對應(yīng)的第二爐內(nèi)燃燒特性檢測點的第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)進(jìn)行檢測；當(dāng)?shù)谝粻t內(nèi)燃燒特性檢測點和第二爐內(nèi)燃燒特性檢測點的個數(shù)分別為多個時，燃燒特性檢測點先進(jìn)行處理，可以為多點的平均值，也可以大選或者小選。

當(dāng)?shù)谝粻t內(nèi)燃燒特性指標(biāo)和第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)的指標(biāo)偏差值大于等于預(yù)設(shè)指標(biāo)偏差值且持續(xù)預(yù)設(shè)時間時，啟動修正模塊，根據(jù)預(yù)設(shè)的給煤機(jī)單次修正量Y、第一給煤機(jī)組和第二給煤機(jī)組參與調(diào)整的給煤機(jī)數(shù)量修正各給煤機(jī)指令，以均分為例：

根據(jù)公式：

計算第i給煤機(jī)組的單臺給煤機(jī)指令修正量Zi，Ni為第i給煤機(jī)組參與調(diào)整的給煤機(jī)數(shù)量。

當(dāng)?shù)谝粻t內(nèi)燃燒特性指標(biāo)和第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)均為爐內(nèi)床溫時：當(dāng)?shù)谝粻t內(nèi)燃燒特性指標(biāo)小于第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)且持續(xù)預(yù)設(shè)時間時，控制第一給煤機(jī)組的各個給煤機(jī)分別上調(diào)第一給煤機(jī)組的單臺給煤機(jī)指令修正量、第二給煤機(jī)組的各個給煤機(jī)分別下調(diào)第二給煤機(jī)組的單臺給煤機(jī)指令修正量；當(dāng)?shù)谝粻t內(nèi)燃燒特性指標(biāo)大于第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)且持續(xù)預(yù)設(shè)時間時，控制第一給煤機(jī)組的各個給煤機(jī)分別下調(diào)第一給煤機(jī)組的單臺給煤機(jī)指令修正量、第二給煤機(jī)組的各個給煤機(jī)分別上調(diào)第二給煤機(jī)組的單臺給煤機(jī)指令修正量。單臺給煤修正指令計算出后，與給煤機(jī)總指令相加后得到最終指令。氧量修正模塊如圖2所示，1#2#給煤機(jī)指令如圖3所示。

圖2 氧量修正模塊

圖3 1#2#給煤機(jī)指令

當(dāng)?shù)谝粻t內(nèi)燃燒特性指標(biāo)和第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)均為爐內(nèi)氧含量時：當(dāng)?shù)谝粻t內(nèi)燃燒特性指標(biāo)小于第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)且持續(xù)預(yù)設(shè)時間時，控制第一給煤機(jī)組的各個給煤機(jī)分別下調(diào)第一給煤機(jī)組的單臺給煤機(jī)指令修正量、第二給煤機(jī)組的各個給煤機(jī)分別上調(diào)第二給煤機(jī)組的單臺給煤機(jī)指令修正量；當(dāng)?shù)谝粻t內(nèi)燃燒特性指標(biāo)大于第二爐內(nèi)燃燒特性且持續(xù)預(yù)設(shè)時間時，控制第一給煤機(jī)組的各個給煤機(jī)分別上調(diào)第一給煤機(jī)組的單臺給煤機(jī)指令修正量、第二給煤機(jī)組的各個給煤機(jī)分別下調(diào)第二給煤機(jī)組的單臺給煤機(jī)指令修正量。單臺給煤修正指令計算出后，與給煤機(jī)總指令相加后得到最終指令。床溫修正模塊如圖4所示，3#4#給煤機(jī)指令如圖5所示。

圖4 床溫修正模塊

圖5 3#4#給煤機(jī)指令

在第一次修正后，繼續(xù)判斷第一爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)和第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)的指標(biāo)偏差值是否大于等于預(yù)設(shè)指標(biāo)偏差值，若是，則繼續(xù)通過給煤機(jī)單次修正量Y進(jìn)行單次修正，直至第一爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)和第二爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)的指標(biāo)偏差值小于預(yù)設(shè)指標(biāo)偏差值，以進(jìn)行連續(xù)修正。對第一給煤機(jī)組、第二給煤機(jī)組參與作業(yè)的給煤機(jī)數(shù)量進(jìn)行給煤指令修正時，可通過均分或等差的方式進(jìn)行設(shè)置。

3 給煤量指令修正控制方案的現(xiàn)場應(yīng)用

本方法在山東某熱電廠2×220t/h循環(huán)流化床中得到應(yīng)用，現(xiàn)場4臺給煤機(jī)，2個氧量測量點。當(dāng)氧量偏差超過0.25且持續(xù)時間超過2分鐘時，氧量對煤量修正模塊啟動，自動計算出單臺給煤機(jī)修正指令，之后修正單臺給煤機(jī)指令。如圖6所示，當(dāng)氧量存在偏差時，可以多次連續(xù)修正，在一個小時之內(nèi)，氧量修正模塊啟動四次，對給煤指令進(jìn)行修正。

圖6 現(xiàn)場應(yīng)用效果圖（氧量）

通過現(xiàn)場應(yīng)用，我們可以得出以下對比：

（1）現(xiàn)場手動控制給煤的現(xiàn)場，需要運行人員時刻監(jiān)盤，當(dāng)出現(xiàn)監(jiān)測點偏差時需要人員去手動修正，并且修正幅度隨意，造成人員勞動強(qiáng)度大，并且存在修正不及時或者修正過調(diào)、欠調(diào)情況；

（2）對于原有自動控制的給煤現(xiàn)場，一旦監(jiān)測點偏差，需要運行人員解除自動手動修正或者通過人工偏置修正，整個過程也需要人工干預(yù)，也存在修正不及時或者修正過調(diào)、欠調(diào)情況；

（3）本方法可以解決以上手動及原有自動面臨的問題，本方法可以自動、及時、連續(xù)的修正給煤機(jī)指令，并且可以根據(jù)分組情況選擇等比例分配、均值分配等幅值修正方法。對于鍋爐連續(xù)穩(wěn)定運行作用性更高，并且減輕運行人員操作勞動強(qiáng)度，在整個調(diào)整過程免干預(yù)。

4 結(jié)束語

本方法對爐內(nèi)燃燒特性指標(biāo)實時監(jiān)測，當(dāng)出現(xiàn)偏差時自動修正各給煤機(jī)給煤量，進(jìn)行實時連續(xù)修正，降低運行人員勞動強(qiáng)度，增加鍋爐內(nèi)燃燒穩(wěn)定性。最終對于鍋爐的穩(wěn)定燃燒起到重要作用，并且得到了用戶的認(rèn)可。本方法適用范圍廣，不僅適用于氧量對煤量修正回路，也適用于床溫對煤量修正回路，還可以擴(kuò)展到其他工藝多設(shè)備控制影響工藝點對稱布置的工藝現(xiàn)場，當(dāng)對稱工藝點出現(xiàn)偏差時，可以使用本方法修正設(shè)備組內(nèi)多設(shè)備的指令，達(dá)到對稱工藝點平衡的目的。

作者簡介：

史春方 （1986-），男，吉林長春人，學(xué)士，中級工程師，現(xiàn)就職于杭州和利時自動化有限公司，研究方向是工業(yè)過程自動化、燃燒優(yōu)化。

軒福杰 （1986-），男，山東菏澤人，學(xué)士，中級工程師，現(xiàn)就職于杭州和利時自動化有限公司，研究方向是工業(yè)過程自動化、燃燒優(yōu)化。

李福軍 （1982-），男，浙江杭州人，學(xué)士，中級工程師，現(xiàn)就職于杭州和利時自動化有限公司，研究方向是工業(yè)過程自動化、燃燒優(yōu)化。

侯偉軍 （1981-），男，河北石家莊人，碩士，中級工程師，現(xiàn)就職于杭州和利時自動化有限公司，研究方向是工業(yè)過程自動化、燃燒優(yōu)化。

摘自《自動化博覽》2022年10月刊